專利名稱：一體成形的單片發(fā)光二極管燈線及其使用的制作方法
一體成形的單片發(fā)光二極管燈線及其使用相關(guān)申請的交叉引用本PCT申請主張于2009年1月16日提交的美國序列號為No. 12/355，655申請的優(yōu)先權(quán)，后者是2007年9月12日提交的美國序列號為No. 11/854，145申請的部分延續(xù)申請，該部分延續(xù)申請主張于2006年9月12日提交的美國序列號為No. 60/844，184申請的優(yōu)先權(quán)，這里將它們的全部內(nèi)容援引加入。本申請引用了多個公開文獻。因此這些參考文獻所公開的全部內(nèi)容援引加入本申請。本申請涉及燈線，特別地，涉及一種一體成型的具有發(fā)光二極管(“LED”)單片燈線及其這種LED燈線的應(yīng)用，其中該LED及其該LED燈線的相關(guān)電路受到保護免遭機械損傷和環(huán)境危害，例如水和塵埃。
背景技術(shù)：
常規(guī)的白熾燈線或LED燈線通常用于各式各樣的室內(nèi)和室外裝飾或裝飾用的照明應(yīng)用中。例如，使用這種常規(guī)的燈線來制作喜慶節(jié)日的標(biāo)記，諸如建筑物或海港這樣建筑結(jié)構(gòu)的外輪廓，以及提供車下照明系統(tǒng)。這些燈線還可以用作緊急照明，有助于在夜間或在導(dǎo)致普通環(huán)境照明設(shè)備無法提供足夠可見度的情況(例如斷電，浸水和由火災(zāi)和化學(xué)霧引起的煙霧)下，增強可見度和通訊。與使用白熾燈泡的燈管相比，常規(guī)的LED燈線能耗小，使用壽命長，制造相對便宜，并且易于安裝。LED燈線被逐漸用作為霓虹燈管的可行的替換物。如圖1所示，常規(guī)的燈線100由多個發(fā)光設(shè)備102組成，例如白熾燈泡或LED，其通過軟線101連接在一起并且封裝在保護管103中。電源105產(chǎn)生電流，電流流過軟線101 使照明設(shè)備102發(fā)光并且產(chǎn)生點亮的線的效果。照明設(shè)備102以串聯(lián)、并聯(lián)或兩者結(jié)合的方式連接。而且，照明設(shè)備102以這種方式與控制電子裝置連接，從而可以選擇性地接通或切斷單個照明設(shè)備102來產(chǎn)生組合的光圖像，例如頻閃、閃光、追逐或脈沖。在常規(guī)的燈線中，保護燈管103傳統(tǒng)上是中空、透明或半透明的管，管內(nèi)容納有內(nèi)部電路(例如，照明設(shè)備102 ；軟線101)。由于在保護管103和內(nèi)部電路之間存在氣隙，保護管103很難保護燈線使其避免遭受由于過量負(fù)載產(chǎn)生的機械損害，例如直接施加在燈線上的機械零件的重量。此外，保護管103不足以保護內(nèi)部電路使其免受環(huán)境危害，例如水和塵埃。結(jié)果，發(fā)現(xiàn)這些具有保護管103的常規(guī)燈線100不適合在戶外使用，尤其當(dāng)燈線暴露于極端天氣和/或機械濫用時。在常規(guī)的燈線中，使用諸如軟線101這樣的電線使照明設(shè)備102連接在一起。在制造期間，傳統(tǒng)上這些燈線利用焊接或嚙軋的方式預(yù)先裝配，然后經(jīng)由常規(guī)的片材層壓 (sheet lamination)或硬層壓(hard lamination)工藝封裝在保護管103中。這種制造過程勞動量大且不可靠。此外，這種處理會降低燈線的柔性。針對上述與常規(guī)燈線及其制造相關(guān)的局限性，已經(jīng)研發(fā)出了具有增強的復(fù)雜性和保護性的LED燈線。這些LED燈線由具有多個LED的電路組成，這些LED安裝在具有印刷電路的支撐襯底上并且連接到兩個獨立的電導(dǎo)體或總線元器件。該LED電路和電導(dǎo)體被封裝在不具有內(nèi)部空隙(包括氣泡)或雜質(zhì)的保護性密封材料中，并且連接到電源。LED燈線由自動化系統(tǒng)制造，包括復(fù)合LED電路裝配處理和軟層壓處理。例如，這些LED燈線及其制造方法在下述文獻中論述了 題目均為“Integrally Formed Linear Light Strip With Light Emitting Diode，，的美國專利 No. 5，848，837，No. 5，927，845 和 No. 6，673，292 ；題目為"Automated System For Manufacturing An LED Light Strip Having An Integrally Formed Connected，，的美國專利 No. 6，113，248 ；以及題目為"Method of Manufacturing a Light Guide” 的美國專利 No. 6，673，277。盡管這些LED燈線能夠受到更好的保護使其免遭機械損害和環(huán)境危害，但這些 LED燈線僅提供單向光方向，并且在它內(nèi)部LED電路中僅限于兩個獨立的總線元器件。而且，由于這些LED燈線至少需要不具有內(nèi)部空隙和雜質(zhì)的保護性封裝材料，并且需要將每個LED連接器針腳嚙壓于內(nèi)部LED電路，因此制造這種LED燈線仍然昂貴且耗時。此外，層壓處理使得這些LED燈線太剛硬以至于無法彎曲。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)上述內(nèi)容，需要進一步改進現(xiàn)有技術(shù)。特別地，需要一種改進的一體成形的單片LED燈線，該LED燈線是柔性的并且在該一體成形的單片LED燈線的所有方向上提供穩(wěn)定，均衡的照明效果。此外，還需要通過低成本且省時的自動化工藝制造的具有額外照明功能的LED燈線。一種一體成形的單片LED燈線，包括支撐襯底；形成在支撐襯底上的導(dǎo)電基底，該導(dǎo)電基底包括第一、第二、第三和第四導(dǎo)電總線元器件；排列在第一和第二導(dǎo)電總線元器件之間的至少一個導(dǎo)電段，該至少一個導(dǎo)電段包括至少一個LED;以及耦接到第三和第四導(dǎo)電總線元器件的至少一個傳感器，第三導(dǎo)電總線元器件適合于傳送至少一個傳感器的信號，以及第四導(dǎo)電總線適合于給該至少一個傳感器供電。根據(jù)一體成形的單片LED燈線的一個實施例，第二導(dǎo)電總線元器件接地并且該至少一個傳感器額外地耦接到第二導(dǎo)電總線元器件。根據(jù)一體成形的單片LED燈線的一個實施例，包括完全封裝該支撐襯底的密封材料、導(dǎo)電基底、至少一個導(dǎo)電段和至少一個傳感器。該密封材料可以包括光散射粒子。根據(jù)一體成形的單片LED燈線的一個實施例，包括多個導(dǎo)電段，其中該多個導(dǎo)電段包括串聯(lián)連接的多個LED。根據(jù)一體成形的單片LED燈線的一個實施例，包括多個導(dǎo)電段，其中該多個導(dǎo)電段包括串聯(lián)和并聯(lián)連接的多個LED。根據(jù)一體成形的單片LED燈線的一個實施例，第一、第二、第三和第四導(dǎo)電總線元器件和至少一個導(dǎo)電段由編織線制成。一種一體成形的單片LED燈線，包括支撐襯底；形成在支撐襯底上的第一和第二導(dǎo)電總線元器件，其中第一導(dǎo)電單元適合于分配電源的電量，而第二導(dǎo)電總線元器件接地； 和至少兩個LED模塊，每個LED模塊包括微處理器，至少一個LED，電源輸入和輸出接口，控制信號輸入和輸出接口，和數(shù)據(jù)輸入和輸出接口，其中每個LED模塊的控制信號和數(shù)據(jù)輸入接口耦合到相鄰LED模塊的控制信號和數(shù)據(jù)輸出接口，其中第一 LED模塊的電源輸入接口耦接到第一導(dǎo)電總線元器件，第二 LED模塊的電源輸出接口耦接到第二導(dǎo)電總線元器件并且每隔一個的LED模塊的電源輸入接口都耦接到相鄰LED模塊的電源輸出接口。根據(jù)一體成形的單片LED燈線的一個實施例，至少一個LED模塊包括多個LED，其中該多個LED選自由紅、藍、綠和白LED組成的組。根據(jù)一體成形的單片LED燈線裝置的一個實施例，包括完全封裝該支撐襯底的密封材料，第一和第二導(dǎo)電總線元器件，和至少兩個LED模塊。該密封材料可以包括光散射粒子。根據(jù)一體成形的單片LED燈線的一個實施例，第一和第二導(dǎo)電總線元器件由編織線制成。根據(jù)一體成形的單片LED燈線的一個實施例，該密封材料的外輪廓包括位于該一體成形的單片LED燈線兩側(cè)的定位鍵和定位孔。光板包括多個本申請所描述的一體成形的單片LED燈線。一種一體成形的單片LED燈線，包括支撐襯底；形成在支撐襯底上的第一和第二導(dǎo)電總線元器件，其中第一導(dǎo)電單元適合于分配電源的電量，而第二導(dǎo)電總線元器件接地； 和至少兩個LED模塊，每個LED模塊包括微處理器，至少一個LED，電源輸入和輸出接口，控制信號輸入和輸出接口，和數(shù)據(jù)輸入和輸出接口，其中每個LED模塊的控制信號和數(shù)據(jù)輸入接口都耦合到相鄰LED模塊的控制信號和數(shù)據(jù)輸出接口，其中每個LED模塊的電源輸入接口都耦接到第一導(dǎo)電總線元器件而每個LED模塊的電源輸出接口都耦接到第二導(dǎo)電總線元器件。


為了說明本發(fā)明，

了一個當(dāng)前優(yōu)選的組成；應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明并不局限于附圖所示出的精確組成，其中圖1表示常規(guī)的燈線；圖2是說明根據(jù)本發(fā)明一個實施例的一體成形的單片LED燈線的頂視圖；圖3是圖2所示的一體成形的單片LED燈線的橫截面圖；圖4A是根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的一體成形的單片LED燈線的側(cè)視圖；圖4B是圖4A所示的一體成形的單片LED燈線的頂視圖；圖5A是圖4A和4B所示的一體成形的單片LED燈線的橫截面圖；圖5B是根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的一體成形的單片LED燈線的橫截面6A是導(dǎo)電基底的一個實施例；圖6B是圖6A導(dǎo)電基底的示意圖；圖7A是導(dǎo)電基底的另一個實施例；圖7B是圖7A導(dǎo)電基底的示意圖；圖8A是導(dǎo)電基底的另一個實施例；圖8B是圖8A導(dǎo)電基底的示意圖；圖9A是導(dǎo)電基底的另一個實施例；圖9B是圖9A導(dǎo)電基底的示意圖；圖IOA是導(dǎo)電基底的另一個實施例；
圖IOB是圖IOA導(dǎo)電基底的示意圖；圖IlA是導(dǎo)電基底的另一個實施例；圖IlB是圖IlA導(dǎo)電基底的示意圖；圖IlC描述了在封裝之前纏繞在芯線的導(dǎo)電基底的一個實施例；圖12A描述了導(dǎo)電基底的LED安裝區(qū)域的一個實施例；圖12B描述了安裝在圖12A所示的LED安裝區(qū)域上的LED ；圖13描述了焊接在另一個實施例的LED安裝區(qū)域中的LED芯片；圖14A描述了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的一體成形的單片LED燈線的光學(xué)屬性；圖14B描述了圓頂形密封材料的橫截面圖及其光學(xué)屬性；圖14C描述了平頂形密封材料的橫截面圖及其光學(xué)屬性；圖15A-C描述了三種不同表面結(jié)構(gòu)的密封材料的橫截面圖；圖16A是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的一體成形的單片LED燈線的示意圖；圖16B描述了圖16A所示的一體成形的單片LED燈線的一個實施例；圖16C是說明圖16B所示的一體成形的單片LED燈線的結(jié)構(gòu)圖；圖17A是根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的一體成形的單片LED燈線的結(jié)構(gòu)圖；圖17B是圖17A所示的一體成形的單片LED燈線的橫截面圖；圖17C是根據(jù)本發(fā)明一個實施例說明一體成形的單片LED燈線的結(jié)構(gòu)圖；圖18是根據(jù)本發(fā)明一個實施例說明的具有至少一個傳感器或檢測器的一體成形的單片LED燈線的結(jié)構(gòu)圖；圖19A是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的全彩一體成形的單片LED燈線的示意圖；圖19B是說明圖19A所示的一體成形的單片LED燈線的結(jié)構(gòu)圖；圖20是用于全彩一體成形的單片LED燈線的控制電路的示意圖；圖21是全彩一體成形的單片LED燈線的時序圖；圖22k是全彩一體成形的單片LED燈線的時序圖；圖22B是全彩一體成形的單片LED燈線的時序圖；圖23是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的具有多個LED模塊的一體成形的單片LED燈線的示意圖；圖M是圖23所示的一體成形的單片LED燈線的設(shè)計圖；圖25A是根據(jù)本發(fā)明一個實施例說明的包括多個具有聯(lián)鎖定位系統(tǒng)的一體成形單片LED燈線的光板的結(jié)構(gòu)圖；圖25B是圖25A所示的光板的橫截面圖；以及圖25C是根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的具有多個一體成形單片LED燈線的光板的橫截面圖。
具體實施例方式本發(fā)明涉及一種具有多個LED的一體成形單片LED燈線，這些LED以串聯(lián)，并聯(lián)或它們的組合的方式連接在形成安裝基座的至少一個導(dǎo)電總線元器件上，或連接在安裝在由絕緣材料(例如，塑料)制成的支撐襯底上的至少兩個導(dǎo)電總線元器件上，從而提供一個組合的安裝基座。兩種類型的安裝基座都具有⑴電接口，⑵用于LED的物理安裝平臺或機械支撐，和C3)用于LED的光反射鏡。安裝基座和LED被封裝在透明或半透明的密封材料中，該密封材料可以包括光散射粒子。在本發(fā)明一個實施例中，如圖2和3所示，一體成形的單片LED燈線包括具有連接到導(dǎo)電基底201的至少一個LED 202的子組件310，該子組件310被封裝在密封材料303 中，并且該導(dǎo)電基底201包括一個由導(dǎo)電材料制成的導(dǎo)電總線元器件，該導(dǎo)電總線元器件能夠分配電源的電量。如圖2所示，LED 202串聯(lián)連接。這個實施例的優(yōu)點在于尺寸小，并且允許生產(chǎn)外直徑為3mm或更小的長且薄的LED燈線。該導(dǎo)電基底301可操作地連接到電源305來導(dǎo)電。在另一個實施例中，如圖4A、4B和5A所示，本發(fā)明可以是具有多個子組件510的一體成形的單片LED燈線。每個子組件510由連接到導(dǎo)電基底的至少一個LED 202組成， 其中該導(dǎo)電基底401具有兩個導(dǎo)電總線元器件401A和401B。子組件510封裝在密封材料 503中。如圖所示，LED 202并聯(lián)連接。導(dǎo)電基底401可操作地連接到電源405以起動LED 202。在另一個實施例中，如圖5B所示，本發(fā)明可以包括多個子組件701。每個子組件 750包括連接到導(dǎo)電基底94的至少一個LED 202 (例如，板上SMDLED)，導(dǎo)電基底94具有至少兩個導(dǎo)電總線元器件94A和94B，其中導(dǎo)電基底94安裝在支撐襯底90上。來自電源(例如電源405)的交流電或直流電可以用于給一體成形的單片LED燈線供電。另外，可以使用電流源。亮度可以由數(shù)字或模擬控制器控制。導(dǎo)電基底94、201、401沿著一體成形的單片LED燈線的長度縱向延伸，并且充當(dāng) ⑴電導(dǎo)體，⑵用于LED 202的物理安裝平臺或機械支撐，和(3)用于LED 202的光反射
^Mi ο例如，導(dǎo)電基底201、401可以通過對金屬板或金屬箔進行沖切、沖壓、印刷、絲網(wǎng)印刷、或激光切割等方式制成以提供電路的基底，也可以以薄膜或條帶的形式。導(dǎo)電基底 94,201,401的導(dǎo)電總線元器件和導(dǎo)電段(下文將討論)也可以使用剛性導(dǎo)電材料(例如， 金屬棒、金屬條、銅板、覆銅鋼板、金屬帶、涂有導(dǎo)電材料的鋼性基層材料等等)或柔性導(dǎo)電材料(例如薄金屬條、覆銅合金線、絞線、編織線等等)制成。絞線或編織線可以是扁平或圓的，并且包括多個由銅、黃銅、鋁等的制成的導(dǎo)電性良好的電線；這種優(yōu)質(zhì)電線可以是裸露的或涂有導(dǎo)電材料，導(dǎo)電材料包括但不限于錫、鎳、銀等等。本段中提及的金屬可以包括銅、黃銅、鋁等等。在優(yōu)選實施例中，扁平的編織線用作為導(dǎo)電總線元器件或?qū)щ姸?。?dǎo)電基底94的導(dǎo)電總線元器件可以通過粘合、壓片、擠壓或鑄造的方式安裝在支撐襯底90上。支撐襯底90可以由剛性或柔性的塑料制成，例如聚乙烯對苯二酸酯(PET)， 聚氯乙烯(PVC)，和熱塑性聚亞安酯(TPU)。諸如有源或無源控制電路元件這樣的額外電路(例如，微處理器，電阻，電容)可以被追加并且封裝在密封材料中，從而增加一體成形的單片LED燈線的功能性。這種功能性包括但不限于，限流(例如，電阻10)、保護、，閃爍能力、或亮度控制。例如，可以包括微控制器或微處理器來使得LED 202能夠單獨尋址；由此，使得終端用戶能夠控制LED燈線中選擇的LED202的照明以形成各種光圖像，例如，頻閃、閃爍、追擊或脈沖。在一個實施例中，外部控制電路連接到導(dǎo)電基底94、201、401。 導(dǎo)電基底的第一個實施例
在導(dǎo)電基底組件600的第一個實施例中，如圖6A所示，導(dǎo)電基底601的基層材料優(yōu)選的是狹長的薄金屬帶或金屬箔。在一個實施例中，該基層材料是銅。如圖6A的陰影區(qū)域所示，孔圖602表示導(dǎo)電基底601中移除材料的區(qū)域。在一個實施例中，該材料已經(jīng)由沖孔機移除。導(dǎo)電基底601的剩余材料形成本發(fā)明的電路?？蛇x地，該電路可以被印刷在導(dǎo)電基底601上，然后使用蝕刻工藝來移除602。導(dǎo)電基底600上的定位孔605起到指導(dǎo)制造和裝配的作用。如圖6A所示，LED 202通過表面安裝或LED芯片粘結(jié)和焊接、熔合、鉚接或其他方式電連接到導(dǎo)電基底。將LED 202安裝和焊接在導(dǎo)電基底601上不僅使LED 202放置于電路中，而且使用LED 202來機械地使導(dǎo)電基底601的不同的未沖切部分保持在一起。如圖6B所示，在該實施例中的導(dǎo)電基底601中，所有的LED 202都短路。因而，導(dǎo)電基底601 的額外部分如下文描述地被移除，使得LED 202不會短路。在一個實施例中，在安裝了 LED 202之后移除導(dǎo)電基底601上的材料。導(dǎo)電基底的第二個實施例為了制造串聯(lián)和/或并聯(lián)的電路，從導(dǎo)電基底移除額外的材料。例如，在LED 202 被安裝到導(dǎo)電基底之后，移除位于LED 202端子之間的導(dǎo)電基底的額外部分；從而，產(chǎn)生至少兩個導(dǎo)線，其中每個導(dǎo)線都是電隔離的，但是彼此經(jīng)由LED 202耦接。如圖7A所示，導(dǎo)電基底701具有相對于圖6A所描述的孔圖602的可選孔圖702。通過可選的孔圖702，LED 202(例如圖7A和7B所示的三個)串聯(lián)連接在導(dǎo)電基底701上。圖7B示出了串聯(lián)連接，其是圖7A所示的導(dǎo)電基底700的示意圖。如所示的，LED 202的安裝部分為導(dǎo)電基底701提供了支撐。導(dǎo)電基底的第三個實施例在導(dǎo)電基底的第三個實施例中，如圖8A所示，所描述的導(dǎo)電基底組件800具有沖切或蝕刻在導(dǎo)電基底801上的圖案802。圖案802減少了所需沖切間隙的數(shù)量并且增大了這種間隙之間的間隔。定位孔805起到指導(dǎo)制造和裝配處理的作用。如圖8B所示，無需移除額外的材料來使LED 202短路。在一個實施例中，在安裝了 LED 202之后，移除導(dǎo)電基底 801的材料。導(dǎo)電基底的第四實施例如圖9A所示，導(dǎo)電基底組件900的第四個實施例包括可選的孔圖902，在一個實施例中，該可選的孔圖902不存在定位孔。與第三個實施例相比，沖切出更多的間隙以在導(dǎo)電基底901中產(chǎn)生兩個導(dǎo)電部分。從而，如圖9B所示，該實施例具有LED 202串聯(lián)連接的工作電路。導(dǎo)電基底的第五和第六個實施例圖IOA示出了導(dǎo)電基底1001的導(dǎo)電基底組件1000的第五個實施例。所示的是具有3mm或更小的典型外直徑的薄LED燈線。如圖IOA所示，(1)連接到導(dǎo)電基底1001上的 LED 202被分隔開放置，優(yōu)選的為以預(yù)先確定的距離。在典型的應(yīng)用中，LED 202間隔3cm 到lm，除了其他因素以外，這至少取決于LED使用的電量以及這種LED是頂發(fā)射還是側(cè)面發(fā)射。所示的導(dǎo)電基底1001不存在任何定位孔。產(chǎn)生第一孔圖1014的沖切間隙被調(diào)整成長且薄的矩形。在LED 202安裝到導(dǎo)電基底1001之后，在LED 202下沖切出間隙1030，或者可選地，LED 202安裝在沖切間隙1030上方。然而，如圖IOB所示，由于所有的LED 202都
9短路，因此這個實施例的所得的電路是無用的。在隨后的步驟中，從導(dǎo)電基底1001移除額外的材料使得LED 202按照所希望的串聯(lián)或并聯(lián)。在導(dǎo)電基底1100的第六實施例中，如圖IlA所示，導(dǎo)電基底1101包括孔圖1118， 孔圖1118在導(dǎo)電基底1101內(nèi)形成工作電路，其具有安裝在導(dǎo)電基底1101上的串聯(lián)的LED 202。這個實施例有助于產(chǎn)生具有3mm或更小的典型外直徑的薄LED燈線。LEDLED 202 可以是獨立封裝的 LED、板上芯片(chip-on-board“C0B”)LED、含鉛 LED、 表面安裝LED、板上SMD(SMD-On-Board)LED,或者是獨立地芯片粘結(jié)到導(dǎo)電基底301上的 LED芯片，但不限于此。例如，COB LED和板上SMD LED的PCB可以是FR4PCB、柔性PCB、或金屬芯PCB。LED 202還可以是頂部發(fā)射LED、側(cè)面發(fā)射LED、或者它們的組合。LED 202不限于單色LED。也可以使用多色LED。例如，如果使用紅/藍/綠LED(RGB LED)來產(chǎn)生像素，結(jié)合可變的亮度控制，每個像素的色彩能夠結(jié)合成色彩范圍。將LED安裝到導(dǎo)電基底上如上所示，LED 202通過本領(lǐng)域已知的方法安裝在導(dǎo)電基底上，包括表面安裝，LED 芯片粘結(jié)，點焊和激光焊接。在表面安裝中，如圖12A和12B所示，首先導(dǎo)電基底1201被沖切成上述任意一種實施例，然后沖壓形成LED安裝區(qū)域1210。所示的LED安裝區(qū)域1210是示例性的，其他變化的LED安裝區(qū)域1210也是可行的。例如，LED安裝區(qū)域1210可以被沖壓成能夠容納LED 202的任何形狀，或者不沖壓。焊接材料1210(例如，液體焊料；焊膏；焊料膏；以及任何其他本領(lǐng)域已知的焊接材料)或?qū)щ姯h(huán)氧化物被手動地或通過可編程裝配系統(tǒng)放置在LED安裝區(qū)域1220中，如圖 12A所示。然后LED 202被手動地或通過可編程的拾取和放置設(shè)置安置在焊接材料1210或適合的導(dǎo)電環(huán)氧化物的上部。具有多個獨立地安裝在焊接材料1210上部的LED 202的導(dǎo)電基底1201可以直接進入熔化焊接材料1210的回流室或固化導(dǎo)電環(huán)氧化物的固化爐。結(jié)果，如圖12B所示，LED 202被粘合到導(dǎo)電基底1201上。如圖13所示，LED 202可以通過LED芯片粘貼安裝在導(dǎo)電基底1301上。導(dǎo)電基底 1301被沖壓以形成LED安裝區(qū)域1330。圖13所示的LED安裝區(qū)域1330是示例性的，其他變化的LED安裝區(qū)域1330也是可設(shè)想的，包括沖壓形狀，如圖12A所示的能夠容納LED的形狀。LED 202(優(yōu)選的是LED芯片)被人工地或通過可編程LED拾取設(shè)置裝置安裝在LED 安裝區(qū)域1330上。然后LED 202通過使用導(dǎo)線1340引線接合到導(dǎo)電基底1301。應(yīng)當(dāng)指出引線接合包括球形接合、楔形接合，等等。可選地，LED 202可以通過使用導(dǎo)電膠或夾具安裝在導(dǎo)電基底301上。應(yīng)當(dāng)指出上述實施例中的導(dǎo)電基底能夠被扭轉(zhuǎn)成“S”形。然后，該扭轉(zhuǎn)在相反方向翻轉(zhuǎn)另一預(yù)定的圈數(shù)；從而，使導(dǎo)電基底形成“Z”形。然后，這種經(jīng)過“S-Z”扭轉(zhuǎn)的導(dǎo)電基底被密封材料覆蓋。通過“s-ζ”扭轉(zhuǎn)設(shè)置，這個實施例將具有增強的柔性，并且360°均衡發(fā)光。在另一個實施例中，如圖IlC所示，給LED供電的導(dǎo)電基底(例如，導(dǎo)電基底1101) 被纏繞成螺線。該螺旋處理能夠由常規(guī)的螺旋機來實現(xiàn)，其中導(dǎo)電基底放置在旋轉(zhuǎn)臺上，芯線9000穿過平臺中心的孔。LED的斜度由螺旋組件的旋轉(zhuǎn)速度和線性速度的比率來確定。
10芯線9000可以是任意的三維形狀，例如圓柱體，直角棱柱，立方體，圓柱體，三角棱柱，并且可以由聚合材料制成，例如聚氯乙烯(PVC)，聚苯乙烯，乙烯醋酸乙烯酯(EVA)，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等等，或者在一個實施例中，為諸如硅膠這樣的彈性橡膠，但不限于此。芯線 9000還可以是實心的。在一個實施例中，給LED供電的導(dǎo)電基底在實心塑料芯線上被纏繞成螺線，然后封裝在透明的彈性密封材料中。密封材料密封材料能夠提供保護以避免受到環(huán)境要素的影響，例如水和塵埃，以及由于施加在整個LED燈線上的負(fù)載產(chǎn)生的損害。密封材料可以是柔性的或剛性的，以及透明的，半透明的，不透明的，和/或有色的。密封材料可以由聚合材料制成，例如聚氯乙烯(PVC)，聚苯乙烯，乙烯醋酸乙烯酯(EVA)，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或其他類似的材料，或者在一個實施例中，為諸如硅膠這樣的彈性橡膠，但不限于此。關(guān)于密封材料的制造技術(shù)包括擠壓、澆鑄、模壓、層壓、鑄模、或它們的組合，但不限于此。除了保護特性，密封材料還有助于LED燈線中光的散射和定向。如圖14所示，滿足全內(nèi)反射條件的部分LED 202光線會被反射到密封材料1403的表面上并且沿著密封材料1403縱向傳送。光散射粒子1404可以被包括在密封材料1403內(nèi)，從而如光路1406所示的重新定向這部分光線，并且削弱或消除光的熱點。根據(jù)LED發(fā)射出的光線的波長選擇光散射粒子1404的尺寸。在典型的應(yīng)用中，光散射粒子1404的直徑以納米來度量并且無論在擠壓處理之前還是期間這些光散射粒子1404都能被加入到聚合體中。光散射粒子1404也可以是與密封材料1403制劑相關(guān)的化學(xué)產(chǎn)物。具有允許光正向散射的粒子大小(例如，直徑為納米尺度)的任何材料都能夠作為光散射粒子。光散射粒子1404的含量通過增加或移除粒子來改變。例如，光散射粒子1404可以是以擠壓處理之前或期間增加到原始材料中的摻雜物的形式。同樣的，氣泡或任何其他內(nèi)部空的物質(zhì)都可以用作為光散射粒子1404。密封材料1403中的光散射粒子1404的含量會受到LED之間的距離，LED的亮度以及光線的均衡性的影響。具有較高含量的光散射粒子1404可以增大LED燈線內(nèi)相鄰LED 202之間的距離。LED燈線的亮度可以使用高含量的光散射粒子1404連同更小的LED 202的間隔和/或使用更亮的LED 202來增強。LED 燈線內(nèi)光線的平滑性和均衡性能夠通過提高光散射粒子1404的含量來改進。如圖3、5A和5B所示，子組件310、510和750實質(zhì)上位于密封材料的中心。子組件310、510和750并不限于密封材料中的這種位置。子組件310、510和750可以位于密封材料中的任何位置。另外，密封材料的橫截面圖不限于圓形或橢圓形，可以是任何形狀(例如，正方形，矩形，梯形，星形)。并且，可以優(yōu)化密封材料的橫截面構(gòu)型以提供狹窄或廣闊的視角(分別參見圖14B(圓頂形剖面的密封材料222)以及圖14C(平頂形剖面的密封材料223)的光路1450和1460)和/或透鏡化LED 202發(fā)出的光線。例如，可以在原始密封材料的外部增加另一薄層密封材料以進一步控制本發(fā)明發(fā)出光線的均衡性。表面紋理和透鏡化整個LED燈線的表面可以被紋理化和/或透鏡化以獲得光學(xué)效應(yīng)。整個單片LED 燈線可以是鍍膜的(例如，涂有熒光材料)，或包括附加層來控制LED燈線的光學(xué)特性(例如，照明的擴散和密度)。另外，掩?？梢詰?yīng)用在密封材料的外表面以提供不同的紋理或圖案。不同的設(shè)計形狀或圖案也可以通過熱膜壓印，沖壓、印刷和/或切割技術(shù)形成在密封材料的表面上，從而提供諸如透鏡化、聚焦、和/或散射效果這樣的特殊功能。如圖 15A-C所示，本發(fā)明包括使光線1500平行(圖15A)，聚焦(圖15B)，或散射/擴散(圖15C) 的分組或有機的形狀或圖案(例如，圓頂形，波形，脊形)。在擠壓期間或之后，密封材料的表面可以被紋理化或沖壓，從而產(chǎn)生額外的透鏡化。另外，密封材料93、303和503可以使用具有不同折射率材料的多層結(jié)構(gòu)制成以控制擴散度。一體成形的單片LED燈線的應(yīng)用本發(fā)明的一體成形的單LED燈線具有許多照明應(yīng)用。下文舉了一些例子，例如具有360°照明的LED燈線，全彩LED燈線，具有傳感器或檢測器的LED燈線，以及能夠獨立控制LED的LED燈線。并且，LED燈線可以并排布置或疊放從而形成光板。應(yīng)當(dāng)指出這些僅僅是可行燈線應(yīng)用的一部分。圖16B所示的形成給LED 202供電的導(dǎo)電基底的三條銅線161、162、163可以被纏繞成螺線(參見圖lie)。LED通過焊接、超聲波焊接或電阻焊接連接到導(dǎo)線。每個相鄰的LED能夠以相同的角度或不同的角度定位。例如，一個LED朝向前面，第二個LED朝向頂部，第三個LED朝向背面，第四個LED朝向底部等等。因而，一體成形的單片LED燈線能夠 360°照明整個四周。圖16B和16C示出了一體成形的單片LED燈線的一個實施例。如所示，具有相應(yīng)于導(dǎo)電總線元器件161和163的兩條連續(xù)導(dǎo)線。零歐姆跳線或電阻器10耦接導(dǎo)電段162 到導(dǎo)電總線元器件161和163以給LED元件202供電。如圖16B所示，LED燈線包括支撐襯底90。在優(yōu)選實施例中，該支撐襯底是柔性的。在另一個實施例中，具有柔性支撐襯底的 LED燈線圍繞著線芯9000纏繞(例如，參見圖11C)，然后被封裝在密封材料中。一體成形的單片LED燈線不限于單色。對于全彩應(yīng)用，單色LED被替換為四種不同顏色紅，藍，綠和白的四個子LED組成的多個LED或LED組如圖20所示的。每個LED組 (一個像素)的亮度能夠通過調(diào)整施加在每個子LED兩端的電壓來控制。每個LED的亮度由諸如圖20所示的這樣的電路來控制。在圖20中，Li、L2和L3是用于給每個像素中的四個LED供電的三個信號線。每個子LED的色彩亮度由μ控制器6000根據(jù)圖21給定的時序圖來控制。如圖21所示，由于在第一段時間線性電壓L2高于線性電壓Li，紅色LED(R)開啟， 而在相同時間間隔期間，所有的其他LED被反向偏置，因此它們被關(guān)閉。類似地，在第二個時間間隔，L2高于L3，因而開啟綠LED(G)并且關(guān)閉所有其他的LED。在隨后的時間段根據(jù)相同的原理開啟或關(guān)閉其他LED。除了四種基色以外的諸如冷白色和橙色這樣的新顏色能夠通過在單元切換時間的部分時段內(nèi)混合適當(dāng)?shù)幕珌慝@得。這能夠通過對嵌入在電路中的微處理器進行編程來完成。圖22A和圖22B分別示出了呈現(xiàn)冷白色和橙色的色彩時序圖。應(yīng)當(dāng)指出整個色譜都能夠通過改變信號Li、L2和L3的時限來呈現(xiàn)出來。在本發(fā)明一個實施例中，LED的每個像素都能夠通過圖23所示的燈線內(nèi)的微處理器電路來單獨控制。每個LED模塊2100被分配一個唯一的地址。當(dāng)這個地址被觸發(fā)時，該 LED模塊被點亮。應(yīng)當(dāng)指出，每個像素都是一個LED模塊，LED模塊由微控制器和三色(RGB)或四色(RGBW) LED組成。LED模塊基于菊花鏈或星形總線配置與信號線串聯(lián)連接?？蛇x地， LED模塊2100并聯(lián)布置。
有兩種方式來給每個LED模塊分配一個地址。第一種方法中，在制造處理期間為每個像素指定一個唯一的地址。第二種方法中，通過像素自身的唯一地址給每個像素動態(tài)地分配地址，并且每個像素利用觸發(fā)信號周期性地用像素自身“地址”來表征?？蛇x地，當(dāng)通電時，該地址被動態(tài)地分配。動態(tài)尋址的優(yōu)點在于易于安裝，因為一體成形的單片 LED燈線能夠被切割成任意長度。在一個實施例中，燈線在通電和工作期間都能夠被切割成任意希望的長度。圖17A-17C描述了使用串聯(lián)和并聯(lián)連接的LED燈線的一個實施例。這個實施例允許LED旋轉(zhuǎn)90° (橫向而非縱向放置)并且以相當(dāng)靠近的斜度安裝。如圖18-19B和M所示，一體成形的單片LED燈線具有通過零歐姆跳線或電阻器耦接的多個導(dǎo)線(例如，導(dǎo)電總線元器件和導(dǎo)電段)、LED、傳感器、檢測器和/或微處理器， 并且安裝在支撐襯底上。LED燈線的功能性隨著每個額外的導(dǎo)線而增加。例如，監(jiān)測環(huán)境條件(例如濕度、溫度和亮度)的傳感器或檢測器可以集成在LED燈線中，并且以可以影響 LED燈線照明特性的方式連接。圖18示出了具有傳感器或檢測器的一體成形的單片LED燈線的一個實施例。如所示的，具有相應(yīng)于導(dǎo)電總線元器件30、32、33和34的四個連續(xù)導(dǎo)線。 零歐姆跳線或電阻器10耦接導(dǎo)電段31到導(dǎo)電總線元器件30和32。導(dǎo)電總線元器件32起到普通的接地作用。導(dǎo)電總線元器件30給LED 202供電，而導(dǎo)電總線元器件34給傳感器 /檢測器100供電。導(dǎo)電總線元器件33可以指引信號從傳感器/檢測器100到給LED 202 供電的電源；由此，允許傳感器/檢測器100影響LED 202的光特性(例如，亮度，色彩，圖案，開/關(guān))。圖19A和19B示出了具有三條連續(xù)導(dǎo)線的全彩一體成形的單片LED燈線，三條連續(xù)導(dǎo)線相應(yīng)于導(dǎo)電總線元器件Li、L2和L3，導(dǎo)電總線元器件Li、L2和L3給LED 202、以及連接LED 202到導(dǎo)電總線元器件Li、L2和/或L3的導(dǎo)電段Sl和S2供電。在圖19B中， LED 202 是板上 SMD LED。在另一個實施例中，LED(或LED模塊)的每個像素可以被單獨控制。圖對示出了使用7條導(dǎo)線和LED模塊2120的可單獨控制的LED燈線的配置。這里，導(dǎo)電總線元器件 80起到電源接地的作用，而導(dǎo)電總線元器件81起到輸入電壓的作用。每個LED模塊2120 包括微處理器，至少一個LED、電源輸入和輸出接口、控制信號輸入和輸出接口、和數(shù)據(jù)輸入和輸出接口。在圖M中，LED模塊2120包括VCC引腳、VDD引腳、使能引腳、時鐘引腳和數(shù)據(jù)引腳。每個LED模塊的控制信號和數(shù)據(jù)輸入接口被耦接到相鄰LED模塊的控制信號和數(shù)據(jù)輸入接口。光耦合器被用于隔離每個LED模塊之間的控制信號線。LED模塊2120可以串聯(lián)(例如，如圖M所示)或并聯(lián)連接(例如，每個LED模塊2120的電源輸入接口被耦接到第一導(dǎo)電總線元器件81并且每個LED模塊2120的電源輸出接口被耦接到第二導(dǎo)電總線元器件80)。如圖25A-25C所示，多個一體成形的單片LED燈線(例如LED燈線12、13、14)可以并排排列以形成光板3000。每個LED燈線包括具有定位鍵60、62和定位孔61的聯(lián)鎖定位系統(tǒng)，定位鍵和定位孔預(yù)先形成在LED燈線的密封材料中，其中定位鍵60、62和定位孔61 位于LED燈線兩側(cè)。定位鍵60、62和定位孔61、63可以沿著LED燈線的長度連續(xù)延伸或者間斷延伸。定位孔61、63可以以凹口、凹槽、凹穴、狹槽、或孔徑的形式，而定位鍵60、62可以為允許摩擦配合(優(yōu)選的是滑動配合)到定位孔61、63的形式(包括但不限于此軌道或栓)。定位鍵60、62的寬度近似等于或稍微大于定位孔61、63的寬度，使得定位鍵60、62可以摩擦配合地裝配在其中，如圖25B和25C所示。例如，定位孔61、63可以是適合于與軌道形定位鍵60、62摩擦配合的凹槽，凹槽形定位孔61、63和軌道形定位鍵60都沿著LED燈線的長度連續(xù)縱向延伸。 盡管這里已經(jīng)說明和描述了具體實施例。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白不脫離本發(fā)明的范圍內(nèi)各種改變和/或等效的執(zhí)行方式可以替代具體實施例。本申請意旨覆蓋這里所論述的具體實施例的各種修改或變化。因此，意旨本發(fā)明僅由權(quán)利要求及其等同物來限定。
權(quán)利要求
1.一種一體成形的單片LED燈線，包括 支撐襯底；形成在支撐襯底上的導(dǎo)電基底，該導(dǎo)電基底包括第一、第二、第三和第四導(dǎo)電總線元器件；排列在第一和第二導(dǎo)電總線元器件之間的至少一個導(dǎo)電段，該至少一個導(dǎo)電段包括至少一個LED ；以及耦接到第三和第四導(dǎo)電總線元器件的至少一個傳感器，第三導(dǎo)電總線元器件適合于傳送至少一個傳感器的信號，以及第四導(dǎo)電總線適合于給至少一個傳感器供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的一體成形的單片LED燈線，其中第二導(dǎo)電總線元器件接地并且至少一個傳感器額外地耦接到第二導(dǎo)電總線元器件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的一體成形的單片LED燈線，進一步包括完全封裝該支撐襯底的密封材料、導(dǎo)電基底、至少一個導(dǎo)電段和至少一個傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的一體成形的單片LED燈線，其中該密封材料進一步包括光散射粒子。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4之一的一體成形的單片LED燈線，進一步包括多個導(dǎo)電段，其中該多個導(dǎo)電段包括串聯(lián)連接的多個LED。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5之一的一體成形的單片LED燈線，進一步包括多個導(dǎo)電段，其中該多個導(dǎo)電段包括串聯(lián)和并聯(lián)連接的多個LED。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6之一的一體成形的單片LED燈線，其中第一、第二、第三和第四導(dǎo)電總線元器件和至少一個導(dǎo)電段由編織線制成。
8.—種一體成形的單片LED燈線，包括 支撐襯底；形成在支撐襯底上的第一和第二導(dǎo)電總線元器件；其中第一導(dǎo)電總線元器件適合于分配電源的電量，第二導(dǎo)電總線元器件接地；和至少兩個LED模塊，每個LED模塊包括微處理器， 至少一個LED, 電源輸入和輸出接口， 控制信號輸入和輸出接口，和數(shù)據(jù)輸入和輸出接口，其中每個LED模塊的控制信號和數(shù)據(jù)輸入接口耦接到相鄰LED模塊的控制信號和數(shù)據(jù)輸出接口，其中第一 LED模塊的電源輸入接口耦接到第一導(dǎo)電總線元器件，第二 LED模塊的電源輸出接口耦接到第二導(dǎo)電總線元器件并且每隔一個的LED模塊的電源輸入接口耦接到相鄰LED模塊的電源輸出接口。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的一體成形的單片LED燈線，其中至少一個LED模塊進一步包括多個LED，其中該多個LED選自由紅、藍、綠和白LED組成的組。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9的一體成形的單片LED燈裝置，進一步包括完全封裝該支撐襯底的密封材料、第一和第二導(dǎo)電總線元器件、和至少兩個LED模塊。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的一體成形的單片LED燈線，其中該密封材料進一步包括光散射粒子。
12.根據(jù)權(quán)利要求8-11之一的一體成形的單片LED燈線，其中第一和第二導(dǎo)電總線元器件由編織線制成。
13.根據(jù)權(quán)利要求3或10的一體成形的單片LED燈線，其中該密封材料的外輪廓包括位于一體成形的單片LED燈線相對側(cè)的定位鍵和定位孔。
14.一種光板，其包括多個如權(quán)利要求13所述的一體成形的單片LED燈線。
15.一種一體成形的單片LED燈線，包括 支撐襯底；形成在支撐襯底上的第一和第二導(dǎo)電總線元器件，其中第一導(dǎo)電總線元器件適合于分配電源的電量，第二導(dǎo)電總線元器件接地；和至少兩個LED模塊，每個LED模塊包括微處理器， 至少一個LED, 電源輸入和輸出接口， 控制信號輸入和輸出接口，和數(shù)據(jù)輸入和輸出接口，其中每個LED模塊的控制信號和數(shù)據(jù)輸入接口都耦接到相鄰LED模塊的控制信號和數(shù)據(jù)輸出接口，其中每個LED模塊的電源輸入接口都耦接到第一導(dǎo)電總線元器件并且每個LED模塊的電源輸出接口都耦接到第二導(dǎo)電總線元器件。
全文摘要
一種一體成形的單片發(fā)光二極管(LED)燈線，能夠在該LED燈線的所有方向上提供穩(wěn)定，均衡的照明效果。該一體成形的單片LED燈線包括支撐襯底，形成在支撐襯底上的導(dǎo)電基底，該導(dǎo)電總線包括多個導(dǎo)電總線元器件(30，32，33，34)，排列在多個導(dǎo)電總線元器件(30，32)之間的至少一個導(dǎo)電段(31)，該至少一個導(dǎo)電段包括至少一個LED(202)。該一體成形的單片LED燈線包括嵌入式傳感器/檢測器(100)和/或具有通過微處理器單獨控制的LED的多個LED模塊(2120)。該一體成形的單片LED燈線還包括允許耦接至少兩個LED燈線的聯(lián)鎖定位系統(tǒng)。此外，多個一體成形的單片LED燈線可以形成一個光板。
文檔編號F21S4/00GK102203503SQ200980142357
公開日2011年9月28日 申請日期2009年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月16日
發(fā)明者李炳權(quán), 羅仲煒, 羅揚文 申請人:為之光電(集團)有限公司, 羅仲煒, 羅揚文